KR102082883B1 - 태양광 패널 세척 및 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 패널 세척 및 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적으로 배치된 다수개의 태양광 패널 표면을 세척하여 태양광 발전 효율을 향상시키고, 인접한 태양광 패널 사이로 이동하는 과정에서 세척용 블레이드가 손상되는 것을 방지하도록 블레이드를 태양광 패널의 표면에서 상방에 위치하도록 이격시켜 블레이드의 사용 수명을 연장시킨 태양광 패널 세척 및 냉각 장치에 관한 것으로, 본 발명은 태양광 패널의 저면에 배치되는 종형 지지대와, 상기 종형 지지대에 교차하도록 배치되는 횡형 지지대를 포함한 베이스프레임; 상기 태양광 패널의 상단과 하단의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 레일을 포함한 지지프레임; 상기 지지프레임을 따라 이동 가능하게 배치된 이동용 캐스터를 포함한 이동모듈; 상기 이동모듈에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 따라 이동하면서 태양광 패널의 표면을 세척하는 블레이드가 포함된 세척모듈; 상기 이동모듈의 위치를 변경하기 위한 변위모듈; 상기 세척모듈의 동작과 연동하여 태양광 패널의 표면으로 세척수를 공급하기 위한 세척수 공급모듈; 및 상기 이동모듈의 위치를 감지하는 센싱모듈;을 포함하되, 상기 변위모듈은, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 변위용모터와, 상기 변위용모터에 결합된 구동풀리와, 상기 구동풀리와 동력전달수단을 통해 결합되고 복수의 이동용 체인이 결합되도록 다수개의 결합홈이 형성된 분배롤러와, 상기 종형 지지대에 상호 간격을 두고 배치된 다수개의 안내풀리를 포함하고, 상기 이동용 체인은 양단이 상기 이동모듈의 길이 방향 양단에 각각 결합되어 상기 변위용모터의 구동에 따라 이동모듈을 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 패널 세척 및 냉각 장치{Solar Panel Washing and Cooling Unit}

본 발명은 태양광 패널 세척 및 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적으로 배치된 다수개의 태양광 패널 표면을 세척하여 태양광 발전 효율을 향상시키고, 인접한 태양광 패널 사이로 이동하는 과정에서 세척용 블레이드가 손상되는 것을 방지하도록 블레이드를 태양광 패널의 표면에서 상방에 위치하도록 이격시켜 블레이드의 사용 수명을 연장시킨 태양광 패널 세척 및 냉각 장치에 관한 것이다.

태양광을 이용한 발전 방식은 발전기의 도움 없이 태양을 이용하여 발전하는 것으로, 태양 빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 방식이다.

이러한 태양광 발전은 공해가 없고 필요한 장소에 필요한 용량으로 발전할 수 있고, 유지보수가 용이한 장점이 있는 반면 태양광 발전은 태양광에 직접 노출되는 특성상 옥외에 설치되기 때문에 먼지, 이물질 또는 비나 눈에 의해 태양광 패널의 표면이 오염되면 발전 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 태양광 패널의 표면을 주기적으로 세척하여 이물질이 없는 상태를 유지해야만 높은 발전 효율을 유지할 수 있는데, 상술한 바와 같이 주로 옥외에 설치되기 때문에 사용자의 접근이 어렵고 세척 작업 중 추락의 위험이 있었다.

또한, 대형 시설물의 옥상에 설치되거나 대용량의 발전을 위해서 설치되는 태양광 패널의 경우 설치되는 개수가 수십에서 수백개에 이르기 때문에 설치된 태양광 패널을 수작업으로 세척하기는 매우 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 기술로는 대한민국 등록특허 제10-1116706호(2011.06.09., 공개), 대한민국 등록특허 제10-1033443호(2011.04.29., 등록), 대한민국 등록특허 제10-1451288호(2014.10.08., 등록), 대한민국 등록특허 제10-1690714호(2019.05.13., 공개) 등이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1116706호(2011.06.09., 공개) 대한민국 등록특허 제10-1033443호(2011.04.29., 등록) 대한민국 등록특허 제10-1451288호(2014.10.08., 등록) 대한민국 등록특허 제10-1690714호(2019.05.13., 공개)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 옥외에 설치된 다수개의 태양광 패널의 표면을 연속적으로 세척할 수 있는 세척모듈을 구비하고, 상기 세척모듈의 동작을 작업자가 외부에서 리모트컨트롤러 또는 스마트폰에 설치된 어플리케이션을 통해서 제어함으로써 안정성을 높이고, 다수개가 연속적으로 배치된 태양광 패널 사이를 이동할 때 태양광 패널의 표면에 맞닿아 이를 닦아내는 블레이드를 태양광 패널의 표면으로부터 상승시켜 이동 중 손상을 방지함으로써 내구성을 높여 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 태양광 패널의 온도가 소정 온도 이상으로 상승하면 세척수를 태양광 패널로 분사하여 온도를 낮춤으로써 발전 효율을 유지하도록 하는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

태양광 패널의 저면에 배치되는 종형 지지대와, 상기 종형 지지대에 교차하도록 배치되는 횡형 지지대를 포함한 베이스프레임;

상기 태양광 패널의 상단과 하단의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 레일을 포함한 지지프레임;

상기 지지프레임을 따라 이동 가능하게 배치된 이동용 캐스터를 포함한 이동모듈;

상기 이동모듈에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 따라 이동하면서 태양광 패널의 표면을 세척하는 블레이드가 포함된 세척모듈;

상기 이동모듈의 위치를 변경하기 위한 변위모듈;

상기 세척모듈의 동작과 연동하여 태양광 패널의 표면으로 세척수를 공급하기 위한 세척수 공급모듈; 및

상기 이동모듈의 위치를 감지하는 센싱모듈;을 포함하되,

상기 변위모듈은,

인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 변위용모터와,

상기 변위용모터에 결합된 구동풀리와,

상기 구동풀리와 동력전달수단을 통해 결합되고 복수의 이동용 체인이 결합되도록 다수개의 결합홈이 형성된 분배롤러와,

상기 종형 지지대에 상호 간격을 두고 배치된 다수개의 안내풀리를 포함하고,

상기 이동용 체인은 양단이 상기 이동모듈의 길이 방향 양단에 각각 결합되어 상기 변위용모터의 구동에 따라 이동모듈을 이동시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지지프레임은, 상기 레일에 형성되어 상기 이동용 캐스터가 이동 가능하게 배치되는 이동용 홈과, 상기 이동용 홈과 이웃하게 형성되되 상기 이동용 홈에 비해 상대적으로 낮은 위치에 형성되어 상기 이동용 캐스터가 안치될 때 상기 블레이드가 태양광 패널이 표면에 맞닿도록 하는 안치홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 이동모듈은, 상기 레일에 이동 가능하게 배치되는 한 쌍의 이동프레임과, 상기 한 쌍의 이동프레임 중 어느 하나에 배치되며 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 구동모터와, 일단은 상기 구동모터에 결합되며 길이 방향으로 연장 형성되고, 타단은 다른 하나의 이동프레임에 회전 가능하게 지지되는 스크류와, 양단이 상기 이동프레임에 각각 고정되며 한 쌍이 상호 이격된 위치에 배치된 샤프트와, 상기 이동프레임에 구름 가능하게 구비된 이동용 캐스터를 포함한다.

이때, 상기 이동모듈에는 상기 샤프트의 하방에서 샤프트의 길이 방향을 따라 배치되고 길이 방향을 따라 가이드홈이 형성된 한 쌍의 가이드가 구비되고, 상기 세척모듈에는 상기 가이드홈에 이동 가능하게 배치되는 가이드돌기가 구비되어 세척모듈의 이동 안정성을 높인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 세척수 공급모듈은, 세척수가 저장된 저장탱크와, 상기 세척모듈의 동작과 연동하여 상기 저장탱크에 저장된 세척수를 펌핑하는 펌프와, 상기 펌프에 의해 펌핑된 세척수를 상기 샤프트로 제공하는 공급관과, 상기 공급관을 통해 공급된 세척수를 태양광 패널측으로 배출하기 위하여 상기 샤프트에 형성된 다수개의 배출공을 포함하고, 상기 배출공은 서로 다른 각도로 세척수를 태양광 패널로 배출하도록 인접한 배출공끼리 서로 다른 각도로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 센싱모듈은, 상기 레일에 복수 개가 상호 이격된 위치에 배치된 위치감지판과, 상기 이동모듈에 구비되어 상기 위치감지판에 맞닿아 이동모듈의 위치를 확인하는 위치감지센서를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 센싱모듈에는, 상기 태양광 패널의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 태양광 패널의 전력 생산 저항값을 감지하는 저항값 감지센서를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 옥외에 배치된 태양광 패널의 세척 또는 냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 이를 통해 태양광 패널의 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 다수개가 연속적으로 배치된 태양광 패널을 연속적으로 세척할 수 있고, 연속적으로 배치된 태양광 패널 사이를 이동할 때와 태양광 패널의 표면을 세척하는 동작 중 블레이드의 높이를 조절하여 블레이드의 손상을 방지할 수 있어 블레이드의 사용 수명을 늘림으로써 블레이드의 교체에 소요되는 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 냉각장치가 태양광 패널에 결합된 상태를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 냉각장치를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 베이스프레임을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 지지프레임을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명을 구성하는 이동모듈을 도시한 예시도.
도 6은 본 발명을 구성하는 세척모듈을 도시한 예시도.
도 7은 본 발명을 구성하는 변위모듈을 도시한 예시도.
도 8는 본 발명을 구성하는 변위모듈의 동작 상태를 도시한 상태도.
도 9는 본 발명을 구성하는 센싱모듈을 통한 세척수 공급모듈의 동작 상태를 도시한 구성도.
도 10은 본 발명을 구성하는 배출공과 배출용 노즐을 도시한 예시도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 냉각장치의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 냉각장치(1)는, 태양광 패널(P)의 하방에 배치되는 베이스프레임(10)과, 태양광 패널(P)의 상단과 하단의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 레일(21)을 포함한 지지프레임(20)과, 상기 지지프레임(20)을 따라 이동 가능하게 배치되는 이동용 캐스터(35)를 포함한 이동모듈(30)과, 상기 이동모듈(30)에 배치되어 태양광 패널(P)의 표면을 세척하는 블레이드(42)가 포함된 세척모듈(40)과, 상기 이동모듈(30)의 위치를 변경하기 위한 변위모듈(50)과, 상기 세척모듈(40)의 동작과 연동하여 태양광 패널(P)의 표면으로 세척수를 공급하는 세척수 공급모듈(60) 및 상기 이동모듈(30)의 위치를 감지하는 센싱모듈(70)을 포함한 것으로, 상기와 같이 이루어진 본 발명은 옥외에 다수개가 연속적으로 설치된 태양광 패널의 표면을 주기적 또는 관리자의 판단에 따라 세척하되 상기 이동모듈을 통해 세척모듈의 위치를 변경하되 상기 세척모듈을 구성하는 블레이드의 손상을 방지하기 위하여 이동 중 블레이드가 태양광 패널의 표면으로부터 상방에 배치되도록 하여 블레이드의 사용 수명을 연장할 수 있어 유지 보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있는 것이다.

이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보면, 상기 베이스프레임(10)은 태양광 패널(P)의 하방에 배치되는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장 형성되며 편평한 플레이트 형태로 이루어지며 상기 태양광 패널(P)의 저면에서 소정 거리 이격된 위치에 배치되는 종형 지지대(11)와, 상기 종형 지지대(11)에 교차하도록 배치되는 횡형 지지대(12)를 포함한다.

여기서 상기 종형 지지대(11)와 횡형 지지대(12)는 태양광 패널(P)의 저면과 소정 거리 이격된 위치에 배치되는데, 이는 태양광 패널(P)이 동작 중 온도가 상승하면 이를 외부로 방출할 수 있는 공간을 확보하기 위한 것이다.

따라서 상기 종형 지지대(11)와 횡형 지지대(12)는 길이 방향의 양 단부에 각각 태양광 패널(P) 또는 태양광 패널을 지면으로부터 지지하는 포스트에 결합하기 위한 플랜지가 더 구비된다.

상기 지지프레임(20)은 상기 태양광 패널(P)이 배치된 길이 방향을 따라 배치되되, 한 쌍이 태양광 패널(P)의 상단과 하단에서 각각 외측으로 이격된 위치에 배치되는 레일(21)이 구비되고, 상기 레일(21)에 형성되며 후술하는 이동모듈(30)에 포함된 이동용 캐스터(35)가 이동 가능하게 배치되는 이동용 홈(22)과, 상기 이동용 홈(22)과 이웃하게 형성되되 상기 이동용 홈(22)에 비해 상대적으로 낮은 위치에 형성되어 상기 이동용 캐스터(35)가 안치될 때 후술하는 세척모듈(40)의 블레이드(42)가 태양광 패널(P)의 표면에 맞닿도록 하는 안치홈(23)이 형성된다.

상기 레일(21)은 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 연장 형성되고 한 쌍이 상호 마주보도록 배치된다.

상기 레일(21)은, 다수개가 연속적으로 배치된 태양광 패널(P)에서 최상측에 배치된 태양광 패널(P)의 상단과 최하측에 배치된 태양광 패널(P)의 하단으로부터 각각 상방과 하방으로 이격된 위치에서 상호 대칭되게 배치된다.

여기서 상기 레일(21)은 배치된 태양광 패널(P)의 길이에 상응하는 길이로 형성되어 후술하는 이동모듈(30)이 레일(21)을 따라 이동하도록 한다.

상기 이동용 홈(22)은 한 쌍의 레일(21)에 각각 형성되어 이동모듈(30)을 구성하는 이동용 캐스터(35)가 이동 가능하게 삽입되는 것으로, 상기 레일(21)의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성되며 바람직하게는 레일(21)의 일측에 요입 형성되어 삽입된 이동용 캐스터(35)가 외부로 노출되는 것을 최소화한다.

상기 안치홈(23)은 상기 이동용 홈(22)에 이웃하게 형성되되 이동용 홈(22)에 비해 상대적으로 낮은 위치를 가지도록 형성된 것으로, 도 4의 확대 원안에 도시된 바와 같이 이동모듈(30)이 태양광 패널 사이를 이동하거나 대기 또는 세척을 위해 정지한 상태에서 이동모듈(30)에 구비된 세척모듈(40)의 블레이드(42)의 높이를 조절하는 것이다.

즉, 이동모듈(30)이 이동할 때는 블레이드(42)를 태양광 패널의 표면에서 상방에 위치하도록 상승시키는데 이때는 안치홈(23)에 비해 상대적으로 높은 위치에 형성된 이동용 홈(22)에 이동용 캐스터(35)가 배치되어 블레이드(42)가 상승하고, 세척을 위해 정지한 상태에서는 이동용 캐스터(35)가 안치홈(23)에 배치되어 블레이드(42)를 태양광 패널의 표면에 맞닿도록 하강하도록 한 것이다.

여기서 이동용 홈(22)과 안치홈(23)은 이동용 캐스터(35)가 안치홈(23)에 출입 하도록 하며 동시에 출입시 급격한 높이 변경에 따른 충격 발생을 최소화하기 위하여 완만하게 경사진 만곡면(24)이 형성된다.

상기와 같이 이루어진 이동용 홈(22)과 안치홈(23)은 이동용 캐스터(35)의 위치를 변경시켜 블레이드(42)의 높이를 조절할 수 있어 블레이드(42)가 태양광 패널의 표면에 맞닿아 이물질을 닦아 내거나 이동 중 태양광 패널의 테두리를 감싸고 있는 프레임과 맞닿아 블레이드가 손상되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

즉, 다수개가 연속적으로 배치된 태양광 패널은 각각이 독립적으로 제조된 것을 배열한 것인데, 각각의 태양광 패널은 태양광이 입사되어 발전하는 다수개의 태양 전지셀과 상기 태양 전지셀 중 가장 외측단에 배치되는 태양 전지셀의 테두리를 감싸는 프레임을 포함하는데, 일반적인 태양광 패널은 프레임에 태양 전지셀이 끼워진 형태 즉, 프레임이 태양 전지셀의 테두리를 감싸기 때문에 프레임의 평면 높이가 태양 전지셀의 평면 높이에 비해 상대적으로 외측으로 배치된다.

따라서, 블레이드(42)가 어느 하나의 태양광 패널에서 인접한 타 태양광 패널로 이동하는 과정에서 태양광 패널의 테두리와 맞닿아 블레이드가 손상될 수 있는데, 본 발명에서는 상기 안치홈(23)과 이동용 홈(22)의 높이를 다르게 형성하여 이동 중 블레이드가 손상되는 것을 방지한 것이다.

상기 이동모듈(30)은 상기 지지프레임(20)을 따라 이동 가능하게 배치된 이동용 캐스터(35)를 포함하여 상기 레일(21)을 따라 이동 가능하게 배치된 것으로, 상기 레일(21)에 이동 가능하게 배치되는 한 쌍의 이동프레임(31)과, 상기 한 쌍의 이동프레임(31) 중 어느 하나에 배치되며 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 구동모터(32)와, 일단은 상기 구동모터(32)에 결합되며 길이 방향으로 연장 형성되고, 타단은 다른 하나의 이동프레임(31)에 회전 가능하게 지지되는 스크류(33)와, 양단이 상기 이동프레임(31)에 각각 고정되며 한 쌍이 상호 이격된 위치에 배치된 샤프트(34)와, 상기 이동프레임(31)에 구름 가능하게 구비된 이동용 캐스터(35)를 포함한다.

상기 이동프레임(31)은 지지프레임(20)을 구성하는 한 쌍의 레일(21)에 각각 이동 가능하게 배치되는 것으로, 바람직하게는 도 1, 도 2, 도 5에 도시된 바와 같이, 연속적으로 배열된 태양광 패널 중 인접한 한 쌍의 태양광 패널의 길이에 상응하는 길이로 형성된다. 즉, 상기 이동프레임(31)은 후술하는 세척모듈(40)이 한 번에 세척할 수 있는 태양광 패널의 폭에 상응하는 길이를 가지도록 형성된 것이다.

이후, 이동프레임(31)은 후술하는 변위모듈(50)에 레일(21)을 따라 이동하여 타 태양광 패널을 세척한다.

상기 구동모터(32)는 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 것으로, 회전 방향이 양방향으로 회전할 수 양방향모터로 이루어진다.

그리고 상기 구동모터(32)를 제어하는 제어신호는 일정 시간마다 동작 신호를 전달하도록 프로그래밍된 제어부를 통해 제공될 수 있고, 구동모터의 동작을 제어하기 위한 제어버튼이 구비된 리모트컨트롤러 또는 어플리케이션이 설치된 스마트폰을 통해서 제공될 수 있다.

상기 스크류(33)는 상기 구동모터(32)에 결합되어 구동모터(32)의 동작에 따라 회전하며 외주면에 이동용 나사산이 형성된 것으로, 길이 방향으로 연장된 봉 형태로 이루어지고 길이 방향의 말단 즉 구동모터(32)의 반대 방향에 배치되는 일단은 상기 이동프레임(31)에 구비된 별도의 베어링에 회전 가능하게 지지된다.

한편 상기 구동모터(32)와 스크류(33)는 상기 이동프레임(31)의 길이 방향 중앙에 배치되는 것이 바람직한데, 이는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 후술하는 세척모듈(40)이 한 번에 인접한 한 쌍의 태양광 패널에서 맞닿은 프레임의 상방에 배치되어 구동모터(32) 또는 스크류(33)가 태양광 패널의 표면에 그늘을 형성하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 샤프트(34)는 상기 스크류(33)를 기준으로 한 쌍이 상호 대칭되게 배치된 것으로, 길이 방향으로 연장 형성되며 양단이 상기 이동프레임(31)에 각각 결합된다.

이때, 상기 샤프트(34)는 내부가 빈 관체 형태로 이루어져 후술하는 세척수 공급모듈(60)에서 제공된 세척수가 샤프트(34)의 내부로 전달된 후 태양광 패널의 표면을 향해 배출된다.

상기 이동용 캐스터(35)는 상기 이동프레임(31)에 구름 가능하게 구비된 것으로 상기 이동프레임(31)에 한 쌍이 상호 대칭되게 배치되며 상술한 레일(21)의 이동용 홈(22) 및 안치홈(23)에 이동 가능하게 배치된다.

여기서 상기 이동용 캐스터(35)는 이동프레임(31)에 구비된 수직판재(311)에 구름 가능하게 배치된다. 상기 수직판재(311)는 이동프레임(31)에 볼트를 통해 분리 가능하게 결합되며 다수개의 결합공이 형성되어 상기 이동용 캐스터(35)와 후술하는 변위모듈(50)의 고정체(56)가 배치된다.

상기 수직판재(311)를 통해 이동용 캐스터(35)는 세척모듈(40)에 비해 상대적으로 하방에 배치되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 이동프레임(31)과 샤프트(34)에 의해 형성된 공간에 세척모듈이 이동 가능하게 배치되어 태양광 패널의 표면을 세척할 때, 상기 이동용 캐스터(35)는 레일(21)에 이동 가능하게 배치되되 태양광 패널(P)의 테두리에서 벗어난 측면에 배치되도록 하여 세척모듈(40)의 블레이드(42)가 태양광 패널의 표면에 맞닿거나 상방으로 이격되는 높이 조절시 최소한의 이동만으로도 가능하도록 한 것이다.

한편, 상기 이동모듈(30)에는 상기 샤프트(34)의 하방에서 샤프트의 길이 방향을 따라 배치되고 길이 방향을 따라 가이드홈(361)이 형성된 한 쌍의 가이드(36)가 구비되고, 후술하는 세척모듈(40)에는 상기 가이드홈(361)에 이동 가능하게 배치되는 가이드돌기(414)가 구비되어 세척모듈(40)의 이동 안정성을 높일 수 있다.

상기 가이드(36)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 샤프트(34)의 하방에서 샤프트(34)와 상하 방향으로 나란히 배치되며 상기 가이드홈(361)이 상기 샤프트(34)를 향하도록 즉, 가이드의 상면에 형성된다.

상기 가이드돌기(414)는 후술하는 세척모듈(40)에 포함된 세척판넬(41)에 구비되어 세척모듈(40)의 이동 안정성을 향상시킨다.

이는 후술하는 세척모듈(40)의 설명에서 좀 더 상세히 살펴보도록 한다.

상기 세척모듈(40)은 상기 이동모듈(30)에 이동 가능하게 배치되어 태양광 패널의 표면을 닦아내는 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 연장된 판재 형태로 이루어지며, 길이 방향으로 중앙에 형성되어 상기 스크류(33)와 치결합하는 결합너트(411)이 형성되고, 상기 샤프트(34)가 관통 삽입되어 샤프트(34)를 따라 안내되는 복수의 안내공(412)이 형성되된 세척판넬(41)과, 상기 세척판넬(41)에 분리 가능하게 결합된 블레이드(42)를 포함한다.

그리고 상기 세척판넬(41)에는 상기 블레이드(42)의 결합 및 분리 편의성을 높이기 위한 결합돌부(413)가 더 형성된다. 상기 결합돌부(413)는 도 6에 도시된 바와 같이 세척판넬(41)의 하단부에서 각각 외측으로 돌출된다.

한편 상기 블레이드(42)는 상기 결합돌부(413)에 끼움 결합되는 결합홈부(421)가 형성되고, 태양광 패널의 표면에 맞닿아 이를 닦아 내며 이동용 캐스터(35)가 이동용 홈(22)에 배치되면 태양광 패널의 표면으로부터 상방에 위치하는데, 이때 태양광 패널의 표면과 맞닿아 변형된 상태에서 원상태로 복귀하도록 자체 탄성력을 지닌 고무, 우레탄, 실리콘 등과 같은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 세척모듈(40)은 상기 결합너트(411)에 결합된 스크류(33)가 회전함에 따라서 세척판넬(41)이 이동하고, 이때 세척판넬(41)의 이동 안정성을 위해 샤프트(34)와 가이드(36)가 더 배치된다.

상기 변위모듈(50)은 상기 이동모듈(30)의 위치를 변경하기 위한 것으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 변위용모터(51)와, 상기 변위용모터(51)에 결합된 구동풀리(52)와, 상기 구동풀리(52)와 동력전달수단(531)을 통해 결합되고 복수의 이동용 체인(55)이 결합되도록 다수개의 결합홈(532)이 형성된 분배롤러(53)와, 상기 종형 지지대(11)에 상호 간격을 두고 배치된 다수개의 안내풀리(54)를 포함하고, 상기 이동용 체인(55)은 양단이 상기 이동모듈(30)의 길이 방향 양단에 각각 구비된 고정체(56)에 각각 결합되어 상기 변위용모터(51)의 구동에 따라 이동모듈(30)을 이동시킨다.

상기 변위용모터(51)는 도면 중 도시된 바와 같이 상기 베이스프레임(10)의 종형 지지대(11)에 배치되어 외부에서 인가된 전원 및 신호에 의해 동작한다.

상기 구동풀리(52)의 상기 변위용모터(51)의 모터축에 결합되어 변위용모터의 동작시 회전하도록 배치된다.

상기 분배롤러(53)는 상기 구동풀리(52)와 동력전달수단(531)을 통해 결합되고 복수의 이동용 체인(55)이 독립적으로 동작하도록 결합되며 이를 위한 다수개의 결합홈(532)이 형성된다.

여기서 상기 동력전달수단(531)은 체인, 벨트, 로프, 와이어 중 어느 하나로 이루어져 구동풀리(52)와 분배롤러(53)를 연결하여 변위용모터(51)의 동력을 분배롤러(53)로 전달한다.

상기 결합홈(532)은 상기 분배롤러(53)의 외주면에 내측으로 요입 형성되되 다수개가 서로 다른 위치에 형성되어 복수의 이동용 체인(55)이 결합된다.

상기 안내풀리(54)는 상기 베이스프레임(10)의 종형 지지대(11)와 횡형 지지대(12) 및 상기 이동프레임(31)에 배치되어 분배롤러(53)에 결합된 이동용 체인(55)의 이동 경로를 안내한다.

상기 분배롤러(53)와 안내풀리(54) 및 후술하는 고정체(56)는 각각 이동용 체인(55)이 맞물리는 기어 형태로 구성되어 변위용모터(51)의 동작에 의해 이동용 체인(55)을 이동시키도록 구성된다.

상기 이동용 체인(55)은 길이 방향으로 연장된 와이어로 구성되어 양단이 상기 이동프레임(31)에 배치된 한 쌍의 고정체(56)에 결합된다.

여기서 상기 한 쌍의 고정체(56)는 상기 이동프레임(31)에서 상호 대칭된 위치에 한 쌍씩 모두 2쌍이 배치되는데, 상기 이동용 체인(55)의 양단이 각각의 고정체(56)에 결합된다.

상기와 같이 이루어진 변위모듈(50)은 변위용모터(51)가 동작시 상기 분배롤러(53)가 회전하고, 분배롤러(53)의 회전 방향에 따라 이동용 체인(55)을 이동시키고, 이를 통해 이동프레임(31)이 레일(21)에 의해 안내된 상태로 이동하면서 세척모듈(40)을 이동시키는 것이다.

상기 세척수 공급모듈(60)은 상기 세척모듈(40)의 동작과 연동하여 동작하면서 태양광 패널의 표면을 세척하기 위한 세척수를 공급 및 분사하는 것으로, 도 2, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 세척수가 저장된 세척수 저장탱크(61)와, 상기 세척모듈(40)의 동작과 연동하여 상기 저장탱크(61)에 저장된 세척수를 펌핑하는 펌프(62)와, 상기 펌프(62)에 의해 펌핑된 세척수를 상기 샤프트(34)로 제공하는 공급관(63)과, 상기 공급관(63)을 통해 공급된 세척수를 태양광 패널(P)측으로 배출하기 위하여 상기 샤프트(34)에 형성된 다수개의 배출공(64)을 포함하고, 상기 배출공(64)은 서로 다른 각도로 세척수를 태양광 패널(P)로 배출하도록 인접한 배출공(64)끼리 서로 다른 각도로 형성된다.

상기와 같이 이루어진 세척수 공급모듈(60)은 세척수 저장탱크에 저장된 세척수를 펌프(62)가 펌핑하여 공급관(63)을 통해 샤프트(34)로 공급하고, 샤프트(34)에 형성된 배출공(64)을 통해 세척수가 태양광 패널의 표면으로 배출된다.

이때, 상기 배출공(64)은 도 10의 확대 원안에 도시된 바와 같이 각각의 배출공이 서로 다른 각도로 세척수를 배출하도록 서로 다른 각도로 형성된다.

이를 통해 태양광 패널의 표면측으로 배출되는 세척수는 다양한 각도로 배출되면서 태양광 패널의 표면에 묻은 먼지를 1차로 제거하고, 이후 세척모듈의 블레이드(42)가 이동하면서 세척수를 태양광 패널의 표면에서 제거하면서 2차로 세척하는 것이다.

한편, 상기 배출공(64)에는 배출되는 세척수의 배출 범위를 넓히고 배출 속도를 증가시키기 위한 배출용 노즐(65)이 더 구비될 수 있는데, 상기 배출용 노즐(65)은 세척수가 배출되는 배출통로(651)와, 상기 배출통로(651)에 배치되어 배출되는 세척수에 의해 회전하는 임펠라(652)와, 상기 임펠라(652)에 의해 비산 배출되는 세척수의 배출 범위를 넓히기 위하여 상기 배출통로(651)의 단부에 배치된 확산커버(653)를 포함한다.

상기와 같이 이루어진 배출용 노즐(65)은 배출공(64)에 결합된 상태에서 세척수가 배출되면, 배출되는 세척수의 이동 압력에 의해서 상기 임펠라(652)가 회전하고, 임펠라(652)의 회전에 의해서 세척수는 배출되는 범위가 넓어지며 동시에 배출되는 속도도 임펠라의 회전에 의해 발생하는 풍압에 의해 증가하는 것이다.

상기 배출용 노즐(65)을 통해 배출되는 세척수는 분무(噴霧)형태로 배출되면서 태양광 패널의 표면에 분사되고 이후 블레이드에 의해 제거되면서 이물질을 제거한다.

여기서 상기 배출용 노즐(65)은 상기 다수 개의 배출공(64) 중 일부에만 배치되어 배출용 노즐(65)이 배치되지 않은 배출공(64)에서 배출되는 세척수는 물줄기의 형태로 배출되어 태양광 패널 표면에 부착된 이물질을 직접 제거하고, 배출용 노즐(65)을 통해 배출되는 세척수는 태양광 패널의 표면에 흡착된 이물질과 혼합된 후 블레이드에 의해 제거되면서 세척 효과를 상승시킬 수 있는 것이다.

한편 상기 배출공에 배출용 노즐이 결합되는 경우 배출공의 직경을 배출용 노즐이 결합될 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 센싱모듈(70)은 상기 이동모듈(30)의 위치를 감지하기 위한 것으로, 상기 레일(21)에 복수 개가 상호 이격된 위치에 배치된 위치감지판(71)과, 상기 이동모듈(30)에 구비되어 상기 위치감지판(71)에 맞닿아 이동모듈(30)의 위치를 확인하는 위치감지센서(72)를 포함한다.

상기 위치감지판(71)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 레일(21)에 복수 개가 상호 이격된 위치에 배치되는데, 도면 중 도시된 바와 같이 레일(21)에 구비된 안치홈(23)과 인접한 위치에 각각 형성된다.

상기 위치감지센서(72)는 상기 이동모듈(30)의 이동프레임(31)에 배치되며, 이동프레임(31)의 이동과 연동하여 이동하고, 상기 위치감지판(71)에 닿으면서 이동프레임(31)의 위치를 감지하는 것이다.

여기서 상기 위치감지센서(72)는 상기 위치감지판(71)과 연동하여 On/Off 되는 스위치 형태로 이루어질 수 있고, 다른 실시예로서 레이저를 이용하여 현재 위치를 감지하는 레이저센서로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 센싱모듈(70)에는 상기 태양광 패널(P)의 온도를 감지하는 온도감지센서(73)와, 상기 태양광 패널(P)의 전력 생산 저항값을 감지하는 저항값 감지센서(74)가 더 포함된다.

상기 온도감지센서(73)는 태양광 패널(P)의 온도를 감지하도록 상기 이동프레임(31) 또는 상기 레일(21)에 다수개가 상호 이격된 위치에 배치되어 태양광 패널(P)의 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 온도를 기 저장된 기준값과 비교하여 상기 세척수 공급모듈(60)의 동작을 제어한다.

또한, 상기 저항값 감지센서(74)는 태양광 패널(P)의 전력 생산 저항값을 감지하는 것으로, 태양광 패널(P)의 표면에 이물질이 부착된 경우 해당 부위는 발전이 되지 못하고 온도가 상승하게 된다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 태양광 패널을 구성하는 다수개의 태양 전지셀은 입사된 태양광 중 전기에너지로 변환하는 발전효율이 평균 15~16% 이며, 그 이외의 태양광은 태양 전지셀의 온도를 상승시키는 요인으로 작용한다. 또한 태양 전지셀이 태양광을 전기에너지로 변환하는 과정에서도 전지셀 자체의 온도가 상승한다.

태양광 발전에서 발전효율은 발전의 경제성을 결정 짓는 중용한 요인인데, 시간에 따른 출력감소 요인을 제거하여 지속적으로 높은 발전 효율을 유지시키는 것이 중요하다.

태양광 패널의 온도에 따른 발전효율을 살펴보면, 태양광 패널의 온도가 25℃일 때 시간당 발전 용량이 최대이고, 온도가 상승할 때마다 시간당 발전용량은 감소하는데, 일 예로 태양광 패널의 온도가 50℃일 때는 시간당 발전용량이 25℃일 때에 비해 5.66%가 감소하고, 80℃로 상승하면 25℃일 때에 비해 발전용량이 11.95% 감소한다.

따라서 태양광 패널의 온도를 적정 수준으로 유지하는 것이 매우 중요하며 태양광 패널의 온도를 적정 온도로만 유지하더라도 높은 발전 용량 효율을 유지할 수 있는 것이다.

여기서 본 발명의 저항값 감지센서(74)는 태양광 패널을 구성하는 다수개의 태양 전지셀 중 이물질이 부착된 태양 전지셀이 발전효율이 저하되고 발전효율이 저하된 태양 전지셀의 저항값이 상승한 것을 감지하는 것이다.

본 발명에서는 상기 태양광 패널의 온도를 감지하기 위한 수단으로서 상기의 온도감지센서(73)와 저항값 감지센서(74)를 통해 태양광 패널의 온도를 감지하고, 감지된 감지값을 기 저장된 기준값과 비교하여 일정 온도 이상으로 감지된 경우 상기 세척수 공급모듈(60)을 구동시켜 태양광 패널의 온도를 낮출 수 있는 것이다.

여기서 상기 센서를 통해 감지된 감지값과 기 저장된 기준값을 비교하고 비교된 결과값을 통해 상기 세척수 공급모듈(60)의 동작을 제어하는 제어모듈(75)이 더 구비되며, 상기 제어모듈(75)은 기준값이 저장된 기준값 저장부와, 감지값과 기준값을 비교하여 결과값을 생성하는 연산부와, 상기 연산부에 의해 생성된 결과값을 통해 세척수 공급모듈의 펌프를 동작시켜 세척수를 이동시키는 제어부를 포함한다.

한편, 상기 센싱모듈에는 외부 습도, 풍량을 감지할 수 있는 환경감지센서가 더 구비되어 외부 환경에 따라 세척수 공급모듈의 동작을 제어할 수 있다.

일 예로 비가 오는 경우 세척수 공급모듈은 Off 시킨 상태에서 세척모듈을 동작시켜 태양광 패널의 표면에 남아 있는 빗방울을 제거하고, 이른 아침의 경우 외부 온도 차이에 의하여 태양광 패널 표면에 맺힌 물방울을 제거할 수 있는 것이다.

또한, 세척수 저장탱크로 세척수를 보충하가 어려운 장소 또는 세척수 저장탱크에 저장된 세척수를 모두 사용한 경우에도 비가 오면 세척모듈을 On 시켜 태양광 패널 표면을 세척함으로써 발전 효율을 높일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 태양광 패널 세척 및 냉각 장치
10 : 베이스프레임
11 : 종형 지지대 12 : 횡형 지지대
20 : 지지프레임
21 : 레일 22 : 이동용 홈
23 : 안치홈 24 : 만곡면
30 : 이동모듈
31 : 이동프레임 32 : 구동모터
33 : 스크류 34 : 샤프트
35 : 이동용 캐스터 36 : 가이드
40 : 세척모듈
41 : 세척판넬 42 : 블레이드
50 : 변위모듈
51 : 변위용모터 52 : 구동풀리
53 : 분배롤러 54 : 안내풀리
55 : 이동용 체인 56 : 고정체
60 : 세척수 공급모듈
61 : 세척수 저장탱크 62 : 펌프
63 : 공급관 64 : 배출공
65 : 배출용 노즐
70 : 센싱모듈
71 : 위치감지판 72 : 위치감지센서
73 : 온도감지센서 74 : 저항값 감지센서
75 : 제어모듈

Claims (7)

1. 태양광 패널(P)의 저면에 배치되는 종형 지지대(11)와, 상기 종형 지지대(11)에 교차하도록 배치되는 횡형 지지대(12)를 포함한 베이스프레임(10);
   상기 태양광 패널(P)의 상단과 하단의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 레일(21)을 포함한 지지프레임(20);
   상기 지지프레임(20)을 따라 이동 가능하게 배치된 이동용 캐스터(35)를 포함한 이동모듈(30);
   상기 이동모듈(30)에 배치되어 인가된 전원 및 신호에 따라 이동하면서 태양광 패널(P)의 표면을 세척하는 블레이드(42)가 포함된 세척모듈(40);
   상기 이동모듈(30)의 위치를 변경하기 위한 변위모듈(50);
   상기 세척모듈(40)의 동작과 연동하여 태양광 패널(P)의 표면으로 세척수를 공급하기 위한 세척수 공급모듈(60); 및
   상기 이동모듈(30)의 위치를 감지하는 센싱모듈(70);을 포함하되,
   상기 변위모듈(50)은,
   인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 변위용모터(51)와,
   상기 변위용모터(51)에 결합된 구동풀리(52)와,
   상기 구동풀리(52)와 동력전달수단(531)을 통해 결합되고 복수의 이동용 체인(55)이 결합되도록 다수개의 결합홈(532)이 형성된 분배롤러(53)와,
   상기 종형 지지대(11)에 상호 간격을 두고 배치된 다수개의 안내풀리(54)를 포함하고,
   상기 이동용 체인(55)은 양단이 상기 이동모듈(30)의 길이 방향 양단에 각각 결합되어 상기 변위용모터(51)의 구동에 따라 이동모듈(30)을 이동시키되,
   상기 지지프레임(20)은
   상기 레일(21)에 형성되어 상기 이동용 캐스터(35)가 이동 가능하게 배치되는 이동용 홈(22)과,
   상기 이동용 홈(22)과 이웃하게 형성되되 상기 이동용 홈(22)에 비해 상대적으로 낮은 위치에 형성되어 상기 이동용 캐스터(35)가 안치될 때 상기 블레이드(42)가 태양광 패널(P)이 표면에 맞닿도록 하는 안치홈(23)이 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 이동모듈(30)은,
   상기 레일(21)에 이동 가능하게 배치되는 한 쌍의 이동프레임(31)과,
   상기 한 쌍의 이동프레임(31) 중 어느 하나에 배치되며 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 구동모터(32)와,
   일단은 상기 구동모터(32)에 결합되며 길이 방향으로 연장 형성되고, 타단은 다른 하나의 이동프레임(31)에 회전 가능하게 지지되는 스크류(33)와,
   양단이 상기 이동프레임(31)에 각각 고정되며 한 쌍이 상호 이격된 위치에 배치된 샤프트(34)와,
   상기 이동프레임(31)에 구름 가능하게 구비된 이동용 캐스터(35)를 포함한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 이동모듈(30)에는 상기 샤프트(34)의 하방에서 샤프트(34)의 길이 방향을 따라 배치되고 길이 방향을 따라 가이드홈(361)이 형성된 한 쌍의 가이드(36)가 구비되고,
   상기 세척모듈(40)에는 상기 가이드홈(361)에 이동 가능하게 배치되는 가이드돌기(414)가 구비되어 세척모듈(40)의 이동 안정성을 높인 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 세척수 공급모듈(60)은,
   세척수가 저장된 저장탱크(61)와,
   상기 세척모듈(40)의 동작과 연동하여 상기 저장탱크(61)에 저장된 세척수를 펌핑하는 펌프(62)와,
   상기 펌프(62)에 의해 펌핑된 세척수를 상기 샤프트(34)로 제공하는 공급관(63)과,
   상기 공급관(63)을 통해 공급된 세척수를 태양광 패널(P)측으로 배출하기 위하여 상기 샤프트(34)에 형성된 다수개의 배출공(64)을 포함하고,
   상기 배출공(64)은 서로 다른 각도로 세척수를 태양광 패널(P)로 배출하도록 인접한 배출공(64)끼리 서로 다른 각도로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치.
   
6. 청구항 1, 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 센싱모듈(70)은,
   상기 레일에 복수 개가 상호 이격된 위치에 배치된 위치감지판(71)과,
   상기 이동모듈(30)에 구비되어 상기 위치감지판(71)에 맞닿아 이동모듈(30)의 위치를 확인하는 위치감지센서(72)를 포함한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 센싱모듈(70)에는, 상기 태양광 패널(P)의 온도를 감지하는 온도감지센서(73)와,
   상기 태양광 패널(P)의 전력 생산 저항값을 감지하는 저항값 감지센서(74)를 포함한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 냉각 장치.
   

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